5 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης

Η ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης είναι η ταχύτητα με την οποία ο μετασχηματισμός των ουσιών που ονομάζονται αντιδραστήρια συμβαίνει σε άλλες ουσίες που ονομάζονται προϊόντα. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα μπορεί να είναι αρκετοί. τη φύση των αντιδραστηρίων, το μέγεθος των σωματιδίων, τη φυσική κατάσταση των ουσιών ...

Τα αντιδραστήρια μπορεί να είναι άτομα ή μόρια που συγκρούονται ή συγκρούονται μεταξύ τους, προκαλώντας ένα σπάσιμο των δεσμών μεταξύ τους. Μετά το διάλειμμα, δημιουργούνται νέοι σύνδεσμοι και δημιουργούνται προϊόντα. 

Εάν τουλάχιστον ένα από τα αντιδραστήρια καταναλώνεται πλήρως στην αντίδραση, σχηματίζοντας το προϊόν εντελώς, η αντίδραση λέγεται ότι είναι πλήρης και κατευθύνεται μόνο σε μία κατεύθυνση..

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα προϊόντα που σχηματίζονται ξανά συγκρούονται και διασπούν τους δεσμούς τους για να αναδιοργανωθούν και να γίνουν και πάλι αντιδραστήρια. Αυτό ονομάζεται αντίστροφη αντίδραση.

Και οι δύο αντιδράσεις συμβαίνουν με διαφορετικές ταχύτητες, ωστόσο όταν η ταχύτητα της άμεσης αντίδρασης ισούται με την ταχύτητα της αντίστροφης αντίδρασης, δημιουργείται μια κινητική ισορροπία, πράγμα που σημαίνει ότι η αντίδραση βρίσκεται σε ισορροπία.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης

Οποιαδήποτε χημική αντίδραση υπόκειται σε μια σειρά παραγόντων, οι οποίοι προκαλούν την ταχύτητα του ίδιου να περάσει γρήγορα ή αργά. Βρίσκουμε αντιδράσεις που συμβαίνουν σε δευτερόλεπτα, όπως εκρήξεις, και άλλες που διαρκούν λίγο περισσότερο, όπως η οξείδωση μιας σιδερένιας ράβδου που βγαίνει στο ύπαιθρο.

Αυτοί οι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης είναι:

Μέγεθος των σωματιδίων των ουσιών

Είναι επίσης γνωστή ως επιφάνεια επαφής. Εάν οι ουσίες έχουν μεγάλη επιφάνεια επαφής, δηλαδή είναι πολύ συμπαγείς, η αντίδραση είναι πιο αργή από ό, τι όταν η επιφάνεια επαφής είναι μικρή.

Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση του Alka seltzer σε δισκίο και Alka seltzer σε σκόνη. Ο ψεκαστήρας Alka είναι ένα μείγμα ακετυλοσαλικυλικού οξέος, με διττανθρακικό νάτριο, φωσφορικό ασβέστιο και κιτρικό οξύ.

Αν οι ουσίες είναι ατομικά είδη, έχουν επίσης μια μεταβολή στην αντιδραστικότητα τους λόγω του μεγέθους του ατόμου και της ποσότητας των ηλεκτρονίων στο τελευταίο επίπεδο τους.

Εξαιτίας αυτού, το νάτριο (Na) αντιδρά βίαια με νερό σε σύγκριση με το ασβέστιο (Ca). Ομοίως, ο σίδηρος (Fe) οξειδώνεται εύκολα με τη δράση του ατμού που υπάρχει στον ατμοσφαιρικό αέρα, σε σύγκριση με το μόλυβδο (Pb) του οποίου η αντίδραση είναι πολύ πιο αργή.

Τα ιωνικά είδη έχουν πολύ υψηλή αντιδραστικότητα (χαμηλά ποσοστά αντίδρασης), σε σύγκριση με τα ουδέτερα είδη τους. Επομένως, το Mg + 2 είναι πιο δραστικό από το Mg.

Φυσική κατάσταση των ουσιών

Η κατάσταση της συσσωμάτωσης των αντιδραστηρίων επηρεάζει επίσης τον ρυθμό αντίδρασης. Στην στερεά κατάσταση, τα σωματίδια (άτομα) είναι πολύ κοντά μεταξύ τους, οπότε η κινητικότητα μεταξύ τους είναι πολύ χαμηλή, με πολύ αργές συγκρούσεις.

Στην υγρή κατάσταση τα σωματίδια έχουν περισσότερη κινητικότητα, γεγονός που καθιστά τις αντιδράσεις γρηγορότερες σε σύγκριση με τη στερεά κατάσταση.

Στην αέρια κατάσταση, η αντίδραση έχει πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα, χάρη στον μεγάλο διαχωρισμό μεταξύ των σωματιδίων των αντιδραστηρίων.

Για να αυξηθεί ο ρυθμός αντίδρασης μιας ουσίας, μπορεί να διαλυθεί σε νερό, με τέτοιο τρόπο ώστε τα μόρια να διαλυτοποιούνται και να αυξάνουν την κινητικότητα μεταξύ τους..

Συγκέντρωση των αντιδραστηρίων

Η συγκέντρωση μιας ουσίας αναφέρεται στην ποσότητα σωματιδίων (ατόμων, ιόντων ή μορίων) που βρίσκονται σε έναν δεδομένο όγκο.

Σε μια χημική αντίδραση, αν υπάρχουν πολλά σωματίδια, ο αριθμός των συγκρούσεων μεταξύ τους θα είναι πολύ υψηλός, οπότε η ταχύτητα της αντίδρασης θα είναι υψηλή.

Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των αντιδραστηρίων, τόσο μεγαλύτερος θα είναι ο ρυθμός αντίδρασης του σχηματισμού των προϊόντων.

Θερμοκρασία

Σε ένα σύστημα αποτελούμενο από αντιδραστήρια, όλα τα σωματίδια που το σχηματίζουν βρίσκονται σε κίνηση, είτε δονητικά, όπως συμβαίνει σε στερεές ουσίες, είτε κινούνται στην περίπτωση υγρών και αερίων.

Και στις δύο περιπτώσεις παρατηρούνται δονητικές κινήσεις E και E αντίστοιχα. Αυτές οι ενέργειες είναι άμεσα ανάλογες με τη θερμοκρασία στην οποία βρίσκεται το σύστημα.

Με την αύξηση της θερμοκρασίας του συστήματος, οι μοριακές κινήσεις των ουσιών αυξάνονται.

Οι συγκρούσεις μεταξύ τους γίνονται ισχυρότερες, αρκετές για να συμβούν θραύση και συγκόλληση, ξεπερνώντας το εμπόδιο που συνιστά την ενέργεια ενεργοποίησης Ea.

Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του συστήματος, η αντιδραστικότητα αυξάνεται και η ταχύτητα της αντίδρασης είναι λιγότερο γρήγορη.

Καταλύτες

Είναι χημικές ουσίες που επηρεάζουν μια χημική αντίδραση, είτε αυξάνοντας τον ρυθμό αντίδρασης είτε μειώνοντάς την. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι ότι δεν συμμετέχει στη χημική αντίδραση, που σημαίνει ότι στο τέλος της αντίδρασης μπορεί να απομονωθεί από το σύστημα.

Ένα παράδειγμα είναι η υδρογόνωση μιας οργανικής ένωσης ακόρεστη με υδρίδιο λιθίου αργιλίου ως καταλύτη:

CH3-CH = CH-CH3 + Η2CΗ3-C2-CH2-CH3

Σε μια χημική εξίσωση ο καταλύτης τοποθετείται στην κορυφή του βέλους που δείχνει την κατεύθυνση της αντίδρασης.

Σε μια χημική αντίδραση μπορεί να συμβεί ότι τόσο ο καταλύτης όσο και τα αντιδραστήρια δεν είναι στην ίδια φυσική κατάσταση, αυτός ο τύπος συστήματος είναι γνωστός ως "ετερογενής".

Αυτοί ονομάζονται καταλύτες επαφής. Οι "ομοιογενείς" καταλύτες είναι εκείνοι που έχουν την ίδια φυσική κατάσταση των αντιδραστηρίων και ονομάζονται μεταφορές.

Αναφορές

1. Levine, Ι. Physicochemistry. τόμος 2. McGraw-Hill 2004
2. Capparelli, Alberto Luis Βασική φυσική χημεία. Ηλεκτρονικό βιβλίο.
3. Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Κινητική των χημικών αντιδράσεων. Ανάκτηση: zaloamati.azc.uam.mx.
4. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης. Ανάκτηση: thoughtco.com.